Mit 3D-Druck zum innovativen Mountainbike

Canyon erfindet das Mountainbike neu und verbindet Effizienz mit Nachhaltigkeit. Mithilfe von Topologieoptimierung entstehen neue Rahmengeometrien, die die Ingenieure dank Großformat-3D-Drucker nach nur zwei Tagen in den Händen halten können.

Canyon: Innovativ von Anfang an

Die Canyon Bicycles GmbH setzt schon seit ihrer Gründung auf Innovation. Entstanden aus einem Handel mit Fahrradteilen während Radrennen wurde schon bald ein Ladengeschäft eröffnet. Kurz darauf stieg Canyon als eines der ersten Unternehmen in den Versandhandel ein, und man begann mit der Entwicklung eigener Räder. Inzwischen beschäftigt Canyon über 1000 Mitarbeiter und bietet vom Stadtrad bis zum Mountainbike Modelle in allen Kategorien an. Durch die Zusammenarbeit mit namhaften Profis wie Jan Frodeno, Alejandro Valverde und Mathieu van der Poel sowie Mannschaften wie dem Canyon SRAM Racing Team werden immer wieder Impulse für Innovationen und Neuentwicklungen gesetzt. Um diese Ideen zu realisieren, setzen Ingenieure wie Johannes Thumm, Senior Design Engineer MTB bei Canyon, inzwischen auf großformatigen 3D-Druck. Seine Aufgabe: “Ich arbeite daran, die leichtesten und effizientesten Mountainbikes für den Rennsport herzustellen. Genau die Bikes, die ich selbst gerne fahre.”

3D Printed Bicycle Parts at Canyon

Additive Verfahren sparen Zeit und Geld beim Rahmendesign

Bislang war die Entstehung eines neuen Rahmenkonzepts aufwendig, kostenintensiv und vor allem langwierig. Um die ersten Prototypen eines neuen Rahmens zu fertigen, wurde ein erstes Modell aus Stahlrohren geschweißt. An diesem konnten dann Anbauteile montiert, die Rahmengeometrie überprüft und das Aussehen beurteilt werden. Gab es Probleme, dann musste ein neues Modell angefertigt werden, was wieder Wochen oder Monate dauern konnte.

Noch aufwendiger ist die Prototypenfertigung bei Rahmen aus Verbundstoffen wie beispielsweise CFK. Für diese muss eine Form gefräst werden, in der die Fasern eingelegt und mit der Matrix verbunden werden. Das ist ein zeitaufwendiger und damit auch teurer Prozess, denn allein der Preis für eine solche Form kann zwischen 10.000 € und 25.000 € betragen. Und auch hier gilt, dass erst nach einigen Wochen beurteilt werden kann, ob das Rahmendesign wie gewünscht ausfällt, oder ob Anpassungen vorgenommen werden müssen.

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Hier kommt der 3D-Druck ins Spiel. Auf ihrem BigRep ONE können die Entwickler ihre am Rechner konstruierten Rahmengeometrien in ein bis zwei Tagen ausdrucken. So hat man schon nach kurzer Zeit einen Rahmen in der Hand, kann ihn „begreifen“ und mit den eigenen Vorstellungen vergleichen.  An diesen Modellen lassen sich zudem Beurteilungen vornehmen, die eine Entscheidung darüber ermöglichen, ob ein Ansatz weiterverfolgt oder fallengelassen wird. Johannes Thumm: “Wir können einfach designen, drucken, den Rahmen überprüfen, Änderungen vornehmen, erneut drucken.”

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Durch entsprechende Nachbearbeitungen wie Schleifen, Grundieren und Lackieren entsteht ein Prototyp, der auch im Aussehen bereits dem finalen Modell entspricht. Damit lässt er sich hervorragend präsentieren, um Meinungen bei Kollegen und potentiellen Kunden einzuholen. Falls Anpassungen notwendig sind, dann verkürzt der 3D-Drucker die Iterationszyklen und damit die Zeit bis zur nächsten Rahmenversion ganz erheblich. Und natürlich betragen auch die Kosten für einen Prototypen aus dem 3D-Drucker nur einen Bruchteil dessen, was beim herkömmlichen Formenbau anfällt.  

Entwicklung nachhaltiger Rahmenkonzepte mit Hilfe des BigRep ONE

Im Zuge eines neuen Projekts ergab sich die Notwendigkeit bei Canyon, ganz neue Wege zu beschreiten. Der Entwicklungsabteilung wurde die Aufgabe gegeben einen Rahmen zu entwickeln, der neue Maßstäbe bezüglich der Nachhaltigkeit setzen sollte. Die sich daraus ergebenden Randbedingungen stellten die Ingenieure vor eine ganze Reihe von Herausforderungen.

Der Rahmen sollte lediglich aus einem einzigen, leicht zu recycelnden Material bestehen. Für den harten Einsatz im Rennen, und um das Handling auch beim ambitionierten Fahren in der Freizeit zu verbessern, musste der Rahmen möglichst steif ausgeführt sein. Und schließlich durfte das Gewicht ein gewisses Maß nicht überschreiten.

Um diese Ziele zu erreichen, setzte Canyon auf eine rechnergestützte Topologieoptimierung. Nach Vorgabe relevanter Eckdaten errechnete der Computer eine annähernd ideale Rahmenform. Allerdings war eine Vielzahl von Änderungen und Anpassungen notwendig, um nach zahlreichen Zwischenschritten eine umsetzbare Geometrie zu erhalten.  

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Ohne den Einsatz des 3D-Druckers wäre eine solche Vielzahl an Versuchen nicht rentabel oder sogar schlichtweg unmöglich gewesen. Hierzu Johannes Thumm: “Der 3D-Druck hat schon so viele coole Chancen eröffnet, spart Zeit, lässt uns neue Designs ausprobieren, und erweitert unsere Fertigungsmöglichkeiten.”

Zukunft des 3D-Drucks in der Fahrradentwicklung

Der 3D-Druck ermöglicht, wie in vielen anderen Industriezweigen, eine deutlich beschleunigte Produktentwicklung. In Zeiten immer kürzerer Produktzyklen und einer steigenden Nachfrage nach individualisierten Produkten erlauben es additive Fertigungsverfahren, schnell auf sich verändernde Marktbedingungen zu reagieren. Durch eine engere Vernetzung computergestützter Designprozesse und moderner Herstellungsverfahren lassen sich Produkte herstellen, die noch vor kurzem undenkbar waren.

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Noch sind tatsächlich einsetzbare Fahrradrahmen aus dem 3D-Drucker eine Zukunftsvision. Bei der rasanten Entwicklung, die sich derzeit im Bereich additiver Fertigungsverfahren zeigt ist es allerdings nur noch eine Frage der Zeit, bis auch das möglich sein wird. Dann wären nicht nur Rahmen in speziellen Größen und Abmaßen jederzeit verfügbar, es ließen sich sogar vollkommen personalisierte, auf die eigenen Körpermaße zugeschnittene Fahrradgeometrien herstellen. Für Johannes Thumm wird der 3D-Druck in der Zukunft eine ganz bedeutende Rolle spielen. “Es ergeben sich eben ganz neue Möglichkeiten, wie ein Produkt aussehen kann.”

Aber auch in Bezug auf die Nachhaltigkeit der Fertigung wird der 3D-Druck einen großen Sprung ermöglichen. Lokale Produktion statt langer Transportwege und die Vermeidung von Abfall bei der Herstellung der Teile werden dazu führen, dass das Fahrrad einen noch größeren Beitrag zum Umweltschutz leisten kann, als es das ohnehin schon tut.

IN DEUTSCHLAND ENTWICKELT – ZUVERLÄSSIGKEIT ZUM ATTRAKTIVEN PREIS

Der BigRep ONE ist ein in Deutschland entwickelter Großformat-3D-Drucker für den Einsatz rund um die Uhr. Bisher wurden über 500 dieser kostengünstigen Systeme installiert, die sich bei Fertigungsunternehmen weltweit als zuverlässig erwiesen haben. Der ONE zeichnet sich durch ein großes Bauvolumen von 1 m³ und eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit aus, sodass Sie Ihre Entwürfe zuverlässig in Originalgröße herstellen können.

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IN DEUTSCHLAND ENTWICKELT – ZUVERLÄSSIGKEIT ZUM ATTRAKTIVEN PREIS

Der BigRep ONE ist ein in Deutschland entwickelter Großformat-3D-Drucker für den Einsatz rund um die Uhr. Bisher wurden über 500 dieser kostengünstigen Systeme installiert, die sich bei Fertigungsunternehmen weltweit als zuverlässig erwiesen haben. Der ONE zeichnet sich durch ein großes Bauvolumen von 1 m³ und eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit aus, sodass Sie Ihre Entwürfe zuverlässig in Originalgröße herstellen können.

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About the author:

Michael Eggerdinger <a style="color: #0077b5" href="https://www.linkedin.com/in/michael-eggerdinger-a45b9814" target="_blank" rel="noopener"><i class="fab fa-linkedin"></i></a>

Michael Eggerdinger

Product Marketing Manager 

Michael is a toolmaker, a mechanical engineer, and a patent engineer. His years of working in manufacturing and as a project manager in various industries provide him with a profound knowledge of the main challenges in modern production processes. In 2017, he bought his first 3D printer to be used at home, and he has been hooked ever since!

Schnelle und zielgerichtete Produktentwicklung im Nutzfahrzeugbau durch 3D-Druck

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Sie haben ein hochspezifisches Produkt und passen es für jeden Kunden nach dessen Wünschen und Anforderungen an? Meistens dauern die entsprechenden Iterationszyklen sehr lang und kosten Zeit und Geld. Erfahren Sie, wie die ZOELLER-Group maßgeschneiderte Bauteile in nur wenigen Tagen statt Wochen entwickelt und optimiert. 

Welche Herausforderungen ergeben sich beim Bau kundenspezifischer Fahrzeuge? 

Die ZOELLER-Group mit ihren 2500 Mitarbeiter entwickelt und fertigt Abfallsammelfahrzeuge und insbesondere die dazugehörigen Hubvorrichtungen. Ihre Produkte kommen weltweit zum Einsatz, und müssen daher auch unterschiedlichsten Anforderungen genügen. Nicht nur die zu bewegenden Mülltonnen unterscheiden sich, auch landesspezifische rechtliche Grundlagen erfordern eine Vielzahl unterschiedlicher Sicherheits- und Schutzvorrichtungen. Dr. Bojan Ferhadbegov, Head of Engineering and Design bei ZOELLER: "Das sind weltweit eingesetzte Maschinen. Diese müssen nicht nur sehr schnell, sondern auch sehr zuverlässig arbeiten." 

Die daraus resultierenden Vorstellungen und Wünsche der Kunden erfordern ständige Anpassungen. So müssen in Abdeckungen und Gehäusen Bedienelemente eingebaut, Leuchten an den richtigen Stellen platziert und eine Vielzahl von Sensoren zur Prozessüberwachung integriert werden. Der Produktentwicklungsprozess nimmt viel Zeit in Anspruch, weil Lösungen entwickelt, auf ihre Eignung überprüft und optimiert werden müssen. Bislang wurden dementsprechende Bauteile dann in langwieriger Arbeit aus Blech geformt und dann in dieser Form mit dem Kunden diskutiert. Abgesehen von der langen Entwicklungsdauer waren diese Prototypen auch in Bezug auf Komplexität, Bauteilgenauigkeit und Materialeigenschaft recht limitiert. Und manche gewünschten Features ließen sich in diesem Prozess auch schlichtweg nicht abbilden. Dadurch bekam man oft erst nach der Herstellung des ersten seriennahen Bauteils ein wirkliches Gefühl für Geometrie und Haptik des Objekts. 

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Wie kann 3D-Druck diese Probleme lösen? 

Um hier Abhilfe zu schaffen und den Anforderungen der Kunden gerecht zu werden begann ZOELLER vor einigen Jahren, sich von traditionellen Fertigungsverfahren zu lösen und diese Prototypen mittels 3D-Druck herzustellen. Die sich ergebenden Vorteile sind vielfältig. Von der Konstruktion bis zum Vorliegen des ersten "begreifbaren" Teils dauert es jetzt nur noch einige Tage statt mehrerer Wochen. Die schnellere Abstimmung zwischen Konstruktion, Fertigung und Kunden führt zu deutlich verkürzten Iterationszyklen. Gewünschte Änderungen werden in kürzester Zeit in das Design integriert und das modifizierte Teil schon nach wenigen Tagen erneut begutachtet. Die gedruckten Prototypen können auch einfach an den Fahrzeugen montiert und so im Einsatz getestet werden. Marco Neuchel, Head of Development bei ZOELLER: "Der große Vorteil an der schnellen Verfügbarkeit der Bauteile ist, dass wir diese jetzt sofort im Feldtest und am Produkt ausprobieren können. Wir können die Teile jetzt also binnen weniger Tage testen und bekommen schnelles Feedback." 

Neben dem stark beschleunigten Entwicklungsprozess wurden auch die geometrischen und werkstoffbezogenen Möglichkeiten deutlich erweitert. ZOELLER ist nun beispielsweise in der Lage, Flächen und Strukturen einzubringen, die mit den herkömmlichen Verfahren nicht herstellbar waren. Auch durch die große Auswahl verfügbarer Filamente kommen schon die ersten Prototypen in jeglicher Hinsicht den später in Serie gefertigten Bauteilen extrem nahe, insbesondere in Bezug auf Aussehen und Materialverhalten. Beispielsweise erlaubt es die Verwendung von ASA Objekte zu drucken, die eine ähnliche Steifigkeit und Haptik wie die schlussendlich durch Rotationsformen hergestellten Serienteile aufweisen.  

Hierzu Dr. Ferhadbegov: "Unsere Kunden haben sehr spezifische Anforderungen. Wir müssen also sehr spezifische Bauteile auf Anfrage sehr sehr schnell herstellen - und hierfür ist der 3D-Druck in idealer Weise geeignet!"  

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Wie hat sich der 3D-Druck bei ZOELLER entwickelt? 

Zu Beginn ließ ZOELLER 3D-Druckteile noch bei externen Dienstleistern fertigen. Um nicht mehr von Zulieferern abhängig zu sein und gleichzeitig Zeit und Kosten zu sparen, kaufte ZOELLER im Juli 2019 einen BigRep ONE. Aufgrund der kurzen Einarbeitungszeit und des sich schnell einstellenden Erfolgs beim Drucken verschiedenster Objekte stieg die Anzahl der so hergestellten Bauteile schnell an. Der ONE erhielt bald ein Upgrade auf den Tandem-Modus, um Teile parallel drucken zu können und so die Produktion weiter zu beschleunigen. 

Zwei Jahre nach dem ONE führte der Bedarf an erweiterten Druckkapazitäten zur Anschaffung eines BigRep PRO. Damit erhielt ZOELLER die Möglichkeit, mehr als doppelt so schnell drucken zu können, und das bei weiter gesteigerter Genauigkeit. Die vollständige Einhausung führt zu einem besseren Temperaturmanagement, und da der BigRep PRO eine noch größeren Anzahl an Materialien(vielfältige Materialien) verarbeiten kann, steigen auch die Einsatzmöglichkeiten für den Drucker.  

Inzwischen druckt ZOELLER nicht nur Prototypen, sondern auch Vorrichtungen für die Produktion. Die Stückzahl liegt dabei – je nach Bauteil – zwischen 2 und 2.000 Stück. Der Bauraum mit einer Größe von einem Kubikmeter erlaubt es hierbei, große Teile in einem Stück zu drucken, ohne sie kleben zu müssen. Alternativ kann die große Druckfläche auch genutzt werden, um mehrere kleine Objekte sequenziell in größerer Zahl herzustellen. Und ZOELLER plant, in naher Zukunft auch End-Use-Teile in Kleinserien zu drucken. Zu diesem Zweck werden manche Bauteile nachbearbeitet, beispielsweise grundiert und lackiert, um ihre Eignung für den Einsatz in Wind und Wetter in Bewitterungstests zu überprüfen. 

3D Printed Refuse Truck Parts at Zoeller

Welche Erfahrungen hat ZOELLER mit dem 3D-Druck und den BigRep-Druckern gemacht? 

Für die Mitarbeiter bei ZOELLER stellte der Einstieg in den 3D-Druck keine große Hürde dar. Das erforderliche Wissen konnte man sich schnell aneignen, und die Integration in bestehende Produktionsprozesse funktionierte reibungslos. Das liegt einerseits an Aufbau und Design des BigRep PRO und des BigRep ONE, andererseits auch an der Unterstützung durch den BigRep-Kundenservice. Marco Neuchel: "Der BigRep PRO ist inzwischen mehr als 300 Stunden gelaufen, und wir hatten bislang keinerlei Probleme. Es ist einfach eine wirklich gut konstruierte Maschine! Und bei Fragen rund um die Drucker und den Druckprozess stand uns immer jemand zur Seite, sei es per Telefon oder Email. Wir sind mit BigRep rundum zufrieden!" 

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In sehr kurzer Zeit hat sich der 3D-Druck bei ZOELLER etabliert und ist dort aus der Fertigungskette nicht mehr wegzudenken. Kein Wunder, dass auch Dr. Ferhadbegov ein überaus positives Fazit zieht: "Der 3D-Druck ist inzwischen ein integraler Bestandteil unseres Entwicklungsprozesses geworden. Für uns liegt die Zukunft definitiv im 3D-Druck!" 

Sparen Sie bis zu 70% an Kosten im Formenbau für den Stahlguss

Die Herstellung von Gußformen für den Metallguß war lange ein zeitraubender und kostenintensiver Prozess. Mit einem großformatigen 3D-Drucker lässt sich das quasi auf Knopfdruck erledigen. Metso Outotec spart auf diese Weise bis zu 70% an Kosten ein.

Tradition und Moderne

Wenn es um Metallguss geht, dann werden die meisten Menschen an glühende Öfen und rußige, verrauchte Werkhallen denken. Und auch wenn dieses Bild noch immer der Realität entspricht, so umfasst das Gießen metallischer Werkstoffe neben dem reinen Gußvorgang auch eine Vielzahl weiterer Arbeitsschritte. Um diese zu optimieren und zu vereinfachen und gleichzeitig Kosten zu verringern, setzen Unternehmen wie beispielsweise Metso Outotec immer öfter auch auf 3D-Druckverfahren.

Metso Outotec ist ein weltweit operierender Anbieter von Anlagen, Komplettlösungen und Dienstleistungen in den Bereichen Bergbau und Gesteinsaufbereitung. Bauteile für das Produktportfolio werden unter anderem in fünf firmeneigenen Gießereien gefertigt. In zwei Betriebsstätten kommen Zeit 3D-Drucker von BigRep - vornehmlich zur Fertigung von Gußformen und Kernkästen - zum Einsatz. Die Niederlassung in der Tschechischen Republik besitzt bereits seit einigen Jahren einen BigRep ONE, das brasilianische Werk hatte im Januar dann einen BigRep PRO in Betrieb genommen. Hier ist Patricia Moraes, die seit 2004 im Unternehmen ist, verantwortlich für die Einführung und Optimierung des 3D-Drucks.

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3D-Druck ersetzt CNC-Fräsen und macht alles leichter

Vor der Einführung der Drucker wurden die oft komplex geformten Bauteile aus Holz hergestellt. Hierbei werden Rohlinge aus Holzblöcken zusammengefügt und dann mittels CNC-Fräsen in die gewünschte Form gebracht. Dieses Verfahren erfordert nicht nur Beschaffung, Lagerung und Handhabung großer und schwerer Holzstücke, sondern auch die Maschinenprogrammierung durch speziell ausgebildetes Personal. Zudem ist der Prozess sehr zeitraubend, weil die Rohlinge oft verleimt werden müssen und erst nach dem Aushärten des Klebstoffs weiterbearbeitet werden können. Patricia Moraes: „Das dauert alles sehr lange, weil man lange warten muss, bis der Leim getrocknet ist.“

Nun wird ein Großteil der Bauteile wie Kernkästen in den verschiedensten Größen, Losteile, aber auch Formen für das Kernschiessen direkt auf den Maschinen von BigRep gedruckt. Außerdem entstehen hier speziell konstruierte Anbauteile, die auf einfach geformte Grundkörper aufgesetzt werden und damit eine große Flexibilität bei der Herstellung einer Vielzahl von Gussformen ermöglichen. Wichtig ist hier auch die enge Vernetzung von CNC-Fertigung und 3D-Druck. Sehr große Grundkörper, die durch die Ergänzung mit gedruckten Losteilen vielseitig verwendbar sind werden weiterhin gefräst, während kleinere Teile meist komplett gedruckt werden.

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Schneller, leichter, und flexibler

Einer der wichtigsten Vorzüge des neuen Verfahrens – der deutlich schnellere Herstellungsprozess - liegt laut Patricia Moraes auf der Hand: „Man kann sagen, der Drucker arbeitet in drei Schichten. […] Ich starte heute den Druckvorgang, und schon morgen habe ich das neue Bauteil zur Verfügung.“ Das beschleunigt nicht nur die Produktion, sondern ermöglicht auch deutlich kürzere Iterationszyklen. Anpassungen an den Gussformen und Kernkästen können so auch kurzfristig vorgenommen und Änderungswünsche einfach umgesetzt werden.

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Zudem sind die Bauteile leichter und damit einfacher zu handhaben. Und auch die Beschaffung und Lagerung des Rohmaterials ist stark vereinfacht, weil für viele Teile kein Holz mehr gekauft, sondern nur das entsprechende Filament bestellt werden muss. Metso Outotec macht sich auch die Möglichkeit zunutze, verschiedene Materialien auf derselben Maschine einzusetzen. So können Oberflächen, die im Einsatz stark beansprucht werden mit höherfesten Materialien wie Pro-HT gedruckt werden, während die darunter liegenden Strukturen aus kostengünstigem PLA bestehen. Mit Hilfe der von BigRep kostenlos bereitgestellten Softwarelösung BLADE lassen sich auch die inneren Strukturen des Objekts anpassen. Strukturen, die höhere Kräfte aufnehmen müssen werden dementsprechend massiver gedruckt, während an anderen Stellen material- und damit auch gewichtssparend gearbeitet werden kann.

Kurze Lernphase und wichtige Erkenntnisse

Nach über 70 auf dem neuen BigRep PRO gedruckten Bauteilen zieht Patricia Moraes ein deutlich positives Fazit. „Die Lernkurve war sehr kurz. […] Nach nur drei Monaten der Einarbeitung haben wir eine Maschineneffizienz von 80% erreicht.“ Erkenntnisse aus dieser Lernphase führten auch schnell zu weiteren Prozessoptimierungen. So stellte sich heraus, dass auch mit größerer Druckdüse und Schichtdicke qualitativ hochwertige Oberflächen erzeugt werden konnten, sodass die Bauteile ohne oder mit nur geringer Nachbearbeitung sofort einsetzbar waren. Auf diese Weise konnten die Druckzeiten fast halbiert und die Masse produzierter Bauteile verdoppelt werden. Je nach Bauteil zeigt die von Metso Outotec durchgeführte Auswertung nach sieben Monaten Kosteneinsparungen im Vergleich zum vorherigen, traditionellen Prozess von 55% bis 70%.

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Die guten Erfahrungen, die Metso Outotec mit den Druckern von BigRep in der Fertigung gemacht hat, fördern auch die Kreativität der Mitarbeiter. Gefragt, ob sie die 3D-Drucker auch an anderer Stelle einsetzen werden, sagt Patricia Moraes: „Wir sehen hier viele weitere Einsatzmöglichkeiten, wie beispielsweise Lehren und Vorrichtungen, aber auch Ersatzteile. […] Gerade für älteres Equipment muss man Ersatzteile oft importieren. Aufgrund der hohen Genauigkeit und den passenden Materialien gibt es hier viele Möglichkeiten.“

Bei Metso Outotec ist man mit der Einführung der 3D-Drucker höchst zufrieden. Sehr gute Qualität der Maschinen und Produkte und insbesondere die Vielseitigkeit und Flexibilität sowohl des BigRep ONE als auch des PRO machen die Geräte zu einer lohnenden Anschaffung. Hier spielt einerseits die große Vielfalt der von BigRep erhältlichen Materialien eine wichtige Rolle, aber auch die gute Unterstützung durch BigRep trägt laut Patricia Moraes stark zur erfolgreichen Umsetzung dieser Modernisierungsmaßnahme bei: „In BigRep haben wir einen sehr guten Partner!“

Großformat-3D-Druck beschleunigt die Produktion von Feuerwehrfahrzeugen

3D Printing Fire Engine Production

Magirus nutzt den großformatigen 3D-Druck für das Prototyping und die Produktion von Löschfahrzeugen

Hinter jeder Feuerwehr, die zu Notfällen und Bränden ausrückt, steht ein Löschfahrzeug, und hinter jedem Löschfahrzeug steht ein Team von Ingenieuren, die hart daran arbeiten, die sichersten und leistungsfähigsten Fahrzeuge und Funktionen zu liefern. Und genau hier kommt Magirus ins Spiel. Das in Deutschland ansässige Unternehmen wurde 1864 von dem Feuerwehrmann Conrad Dietrich Magirus mit dem Ziel gegründet, Pionierarbeit bei der Entwicklung modernster Feuerwehrfahrzeuge und -produkte zu leisten. Heute, mehr als 150 Jahre später, hilft der großformatige 3D-Druck dem Unternehmen, diese Mission fortzusetzen und Lösungen für die Brandbekämpfung in die Zukunft zu bringen.

3D Printed Firetruck Parts at Magirus

3D-Druck in großem Maßstab läutet neue Ära für Prototypenbau von Löschfahrzeugen ein

Der 3D-Druck ist für Magirus nicht ganz neu. Das Unternehmen, das eine breite Palette von Feuerwehrausrüstungen anbietet (u. a. Feuerwehren-, Tanklöschfahrzeuge und Drehleitern), nutzt die Technologie seit 2015, um sein Prototyping und seine Produktentwicklung zu verbessern. Wie die meisten Anwender von 3D-Druckern arbeitete auch Magirus zunächst mit externen 3D-Druckdienstleistern zusammen. Als jedoch 2018 die Nachfrage nach großformatigen Prototypen stieg, beschloss das Unternehmen, in einen eigenen 3D-Drucker, den BigRep ONE, zu investieren.

Seitdem ist der 3D-Druck ein fester Bestandteil des Prototyping- und Produktentwicklungs-Workflows von Magirus geworden, insbesondere für die Herstellung von ästhetischen und ergonomischen Bauteilen mit einer Länge von mehr als 300 mm. Der Chefingenieur für Prototyping bei Magirus, Jens Krämer, und sein Team verwenden den BigRep ONE für den 3D-Druck von Funktionsprototypen, die auf LKWs montiert und getestet werden können, um das Design zu validieren, bevor mit der Werkzeugherstellung und Produktion begonnen wird.

"Vor dem 3D-Druck war die Herstellung von Prototypen sehr teuer", erklärt Krämer. Sein Team war auf Handlaminierung und Fräsverfahren angewiesen - beides zeit- und kostenaufwändige Verfahren zur Herstellung von Prototypen, bevor die endgültigen Werkzeuge hergestellt werden konnten.

Durch die Einbindung des 3D-Drucks in den Prototyping-Workflow konnte das Magirus-Team nicht nur seine Prototyping-Kosten drastisch senken (von fast hunderttausend Euro auf nur noch ein paar tausend Euro), sondern auch die Vorlaufzeiten für die Entwicklung von Bauteilen erheblich verkürzen. "Früher dauerte es 3-6 Monate, je nach Größe und Kapazität der Prototypenwerkstatt, jetzt ist es nur noch eine Frage der Druckzeit auf der Maschine, also nur noch ein paar Tage", sagt Krämer.

Die Zeit- und Kosteneinsparungen, die der Prototyping-Abteilung von Magirus durch den 3D-Druck möglich wurden, haben auch eine flexiblere Entwicklung von Komponenten ermöglicht, was dem Unternehmen hilft, die Bedürfnisse seiner Kunden aus der Feuerwehrbranche zu erfüllen. Mit anderen Worten: Der 3D-Druck in großem Maßstab ermöglicht Magirus die schnelle Herstellung und Validierung von Prototypen, was wiederum die Weiterentwicklung und Verbesserung seiner Feuerwehrfahrzeuge und -lösungen auf der Grundlage von Kundenfeedback erlaubt.

Schnelle Reaktion für die Produktion

Während Magirus seinen hauseigenen BigRep ONE 3D-Drucker hauptsächlich für die Herstellung von Prototypen einsetzt, beginnt der Hersteller von Feuerwehrfahrzeugen, die Technologie auch für die Kleinserienproduktion zu nutzen. Das erste 3D-gedruckte End-Use Part des Unternehmens durchläuft derzeit die letzten Phasen der Validierung für den Einsatz in Feuerwehrfahrzeugen.

Bei dem betreffenden Bauteil handelt es sich um einen Fensterrahmen für die Tür der Mannschaftskabine eines Feuerwehrfahrzeugs. Die Mannschaftskabine ist Teil eines Einsatzfahrzeugs und für mindestens neun Mannschaftsmitglieder ausgelegt. Für die Feuerwehrleute ist es wichtig, eine möglichst gute Sicht aus der Kabine zu haben, wenn sie sich dem Feuer bzw. dem Einsatzort nähern. Magirus wurde daher von seinen Kunden gefragt, ob der Einbau eines zusätzlichen Fensters in den Rahmen der Mannschaftskabinentür möglich ist, um die Sicht von innen zu verbessern.

Bei der Entwicklung des Fensters verwendete das Magirus-Team den BigRep ONE, um einen Prototyp des Rahmens zu drucken – ein dem Strukturelement, das die Außenschale der Tür mit der Innenseite verbindet. Die Qualität des Rahmen-Prototyps war schließlich so zufriedenstellend, dass das Team beschloss, auf die traditionelle Herstellung der Rahmen ganz zu verzichten und das Bauteil in 3D zu drucken. Das Serienteil, das etwa 800 x 600 x 150 mm misst, wurde mit einer höheren Auflösung als der ursprüngliche Prototyp 3D-gedruckt und aus einem hochtemperaturbeständigen kohlenstofffaserverstärkten Polymer, HI-TEMP CF, hergestellt.

"Da die Stückzahlen gering sind, haben wir mit der Vorserienproduktion [des Fensterrahmens] begonnen", sagt Harald Fitz, Chefingenieur für Standardfahrzeuge der Feuerwehr bei MAGIRUS. "Ebenfalls Teil unserer Arbeit ist das Testen und Validieren, denn das Bauteil muss stabil sein und den Bedingungen standhalten, unter denen die Feuerwehrleute ihre Fahrzeuge einsetzen. Dies ist derzeit noch nicht abgeschlossen, aber wir sind zuversichtlich, dass der Rahmen allen Tests, die wir durchführen, standhalten wird.“ Der 3D-gedruckte Fensterrahmen wird unter anderem auf Vibrations-, Stoß- und Hitzebeständigkeit getestet.

Durch den Einsatz von 3D-Druck für den Fensterrahmen profitierte Magirus nicht nur von einer schnelleren und kostengünstigeren Prototypenherstellung, sondern konnte diese Vorteile auch auf die Endproduktion übertragen. Vor allem aber hat das Unternehmen einen Weg gefunden, schneller / unmittelbarer auf die Wünsche seiner Kunden einzugehen, die sich auf die Produkte und Systeme des Unternehmens verlassen, um Leben zu retten.

3D Printer Producing Fire Truck Parts

BigRep ONE 3D-Drucker

Entscheidend für den erfolgreichen Einsatz des 3D-Drucks bei Magirus – sowohl für das Prototyping als auch für die Endproduktion – ist der BigRep ONE 3D-Drucker. Beim BigRep ONE handelt es sich um ein vom Berliner Unternehmen BigRep hergestellten großformatigen industriellen 3D-Drucker, von dem weltweit bereits über 400 Systeme im Einsatz sind.

Der Drucker zeichnet sich durch sein riesiges großes (oder enormes) Bauvolumen von insgesamt einem Kubikmeter und seiner Kompatibilität mit verschiedenen Polymerfilamenten aus – darunter PLA, TPU, PETG und HI-TEMP CF, einem kohlenfaserverstärktem Biopolymer in Ingenieurqualität. Im BigRep ONE sind außerdem zwei BigRep Power Extruder mit austauschbaren Düsengrößen integriert, die das Drucken mit zwei unterschiedliche Materialien oder die Verwendung von wasserlöslichen Stützstrukturen ermöglichen.

Für Magirus waren die Größe und die industriellen Fähigkeiten des BigRep ONE ausschlaggebend. Die Maschine eignet sich nicht nur für die Herstellung großformatiger Prototypen, die das Unternehmen für seine Feuerwehrfahrzeuge benötigt, sondern kann auch für die Produktion mehrerer kleinerer Komponenten – wie z. B. des Fensterrahmens – in einer Kleinserie verwendet werden. Die individuell anpassbaren Einstellungen des 3D-Druckers, wie z. B. der Auflösung, ermöglichen dem Unternehmen außerdem die schnelle Herstellung von Prototypen mit einer geringeren Auflösung und die Verbesserung der Druckqualität für End-use parts.

"Wie Sie sich aufgrund der Größe unserer Fahrzeuge vorstellen können, wurden auch die Teile, die wir benötigten, immer größer ", sagt Krämer. "Nach einer abschließenden Bewertung haben wir uns für den Kauf des BigRep ONE entschieden. Feuerwehrfahrzeuge sind das ein idealer Anwendungsfall für den 3D-Druck, da die Menge der produzierten Fahrzeuge groß ist und die hohe Individualisierung als auch die Digitalisierung schnelle Lösungen erfordern."

„Ich bin zuversichtlich, dass wir die Anzahl der mit dem BigRep ONE 3D-Drucker hergestellten Bauteile weiter erhöhen können", fügt Fitz hinzu. „Ausgehend vom Prototyping und dem ersten in Kleinserie gefertigten Teil kann ich mir durchaus vorstellen, dass wir in einzelnen Fällen oder für spezielle Teile komplett auf 3D-Druck umsteigen können.“

Mit anderen Worten: Dies ist erst der Anfang des Einsatzes von 3D-Druck in der Produktion von Magirus. Die 3D-Drucktechnologie hat das Potenzial, immer mehr Möglichkeiten für kundenspezifische Bauteile und Kleinserien für die Herstellung von Feuerwehrfahrzeugen zu bieten. Wer weiß, Vielleicht ist das nächste Magirus Feuerwehrauto, das Sie sehen, auch mit einem 3D-gedruckten Bauteil ausgestattet!

IN DEUTSCHLAND ENTWICKELT – ZUVERLÄSSIGKEIT ZUM ATTRAKTIVEN PREIS

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Medizinischer 3d-druck erfindet den rollstuhl und die orthese neu

Medical 3D Printing: Smart Wheelchair

Medizinische 3D-Druckanwendungen haben in den letzten Jahren die Bereitstellung von medizinischen Geräten drastisch verbessert.

Der 3D-Druck hat kleine, personalisierte Prothesen signifikant erschwinglicher, zugänglicher und effektiver gemacht, da sie auf Anfrage personalisiert hergestellt werden können. Größere medizinische Geräte - wie Rollstühle und Orthesen - waren jedoch durch die kleinen verfügbaren Bauvolumen begrenzt.

Heute, da der großformatige 3D-Druck immer zugänglicher und zuverlässiger geworden ist, holt die Medizinbranche die verlorene Zeit nach. Im vergangenen Jahr gab es einige unglaubliche Innovationen im medizinischen 3D-Druck, die durch die großformatige additive Fertigung mit BigRep-Technologie ermöglicht wurden.

Zwei von BigRep's Partnern, Phoenix Instinct und 3Dit Medical, haben sich als besonders bemerkenswert erwiesen. Sie haben inspirierende Innovationen geschaffen und sich die Unterstützung verdient, die sie benötigen, um ihre lebensverändernden Designs vollständig zu realisieren.

Medizinischer 3D-Druck ermöglicht einen intelligenten Rollstuhl

Medial 3D Printing: Self Balancing WheelchairDer Rollstuhl sei seit den 1980er Jahren weitgehend unverändert geblieben, sagt Andrew Slorance, CEO von Phoenix Instinct und selbst Rollstuhlfahrer. "Die Rollstuhlhersteller haben nicht aufhören können, mechanisch zu denken", sagt er. "Alle Produkte um uns herum entwickeln sich weiter - sie werden intelligent. Das macht keinen Sinn."

Mit der Vision, Rollstühle mit intelligenter Technologie neu zu erfinden, nahmen Slorance und Phoenix Instinct an der Toyota Mobility Ultimate Challenge teil: ein Fonds, der die Entwicklung innovativer Mobilitätslösungen weltweit unterstützt. In der 18-monatigen Wettbewerbszeit entwickelte das Unternehmen den Phoenix i: einen revolutionären Rollstuhl mit einem intelligenten Schwerpunkt.

Der Phoenix i ist ein ultraleichter Kohlefaserrollstuhl mit einer einzigartigen intelligenten Gewichtsverteilungstechnologie. Der Stuhl passt seinen Schwerpunkt kontinuierlich an die Bewegungen des Benutzers an, wodurch er in verschiedenen Bewegungen, auf unterschiedlichem Terrain und in verschiedenen Situationen leichter zu steuern ist und Risiken wie Stürze nach hinten verringert. Weitere intelligente Funktionen wie der leichte Power-Assist und die automatische Bremsfunktion erleichtern das Überwinden von Steigungen und machen ein Abbremsen mit der Hand weitgehend überflüssig.

Der BigRep-Großformat-3D-Drucker des Unternehmens machte die Entwicklung des Stuhls im Zeitrahmen von Toyota möglich, so Slorance. Sie wiederholten sich ständig und druckten Rahmen in Originalgröße, um sie vor Ort zu testen - eine Leistung, die mit traditionellen Arbeitsabläufen einfach nicht möglich gewesen wäre. "Die Entwicklung des letzten Kohlefaserstuhls dauerte etwa 4 Jahre", sagte er. "Wir drucken jetzt Rollstuhlrahmen in voller Größe. Das hat die Fähigkeit, ein Produkt zu entwickeln, verändert."

Jetzt, da das Unternehmen die ersten Prototypen fertiggestellt hat, setzt es seinen BigRep weiter ein, indem es Formen aus Kohlenstofffasern druckt, die bei der Herstellung der Stühle verwendet werden. Es liegen noch 18 Monate Entwicklungszeit vor uns, sagt Slorance, aber mit dem Entwicklungsfond in Höhe von einer Million Dollar, den das Unternehmen bei der Toyota Mobility Ultimate Challenge gewonnen hat, und modernen industriellen Ressourcen wie dem industriellen 3D-Drucker BigRep, sieht die Zukunft für den Phoenix i rosig aus.

3D-Druck Orthese: Personalisierte Skoliose-Korsetts

Medial 3D Printing - 3D Printing Prosthetics: Scoliosis BraceSkoliose betrifft etwa 3 % der Weltbevölkerung, was bedeutet, dass es in Saudi-Arabien etwa 1 Million Skoliosepatienten gibt, so Dr. Ahmad Basalah, Vizepräsident der 3Dit Corp.

Um die Verschlechterung der Wirbelsäule bei Skoliose-Patienten aufzuhalten, sind individuell angepasste Körperstützen erforderlich, die enorm teuer und schwierig zu produzieren sind. Aber jetzt sagt 3Dit Medical - der medizinische Leiter der 3Dit Corp. -, dass sie eine neue Lösung gefunden haben, um nicht nur Stützen zu bauen, die den Abbau der Wirbelsäule aufhalten, sondern auch vielversprechende Ergebnisse bei der Korrektur der Wirbelsäule zeigen.

Mit ihrem BigRep ONE mit einem Bauvolumen von einem Kubikmeter hat 3Dit Medical bereits erfolgreich Skoliose-Körperstützen 3D-gedruckt, die vielversprechende Ergebnisse bei der Korrektur der Wirbelsäule zeigen. Die Korsetts sind bereits 50 % leichter als ihre herkömmlichen Gegenstücke, kosten einen Bruchteil und werden in nur drei Tagen statt wie bisher in drei Wochen hergestellt. Aber dank der digitalen Natur der additiven Fertigung ermöglichen sie auch einfache Anpassungen vor dem Druck, die Druck auf präzise Punkte ausüben und helfen, die Wirbelsäule des Trägers langsam zu korrigieren.

"Die Anfertigung einer konventionellen Skoliose-Korsettschiene ist demütigend", sagt Dr. Wesam Alsabban, Präsident von 3Dit Corp., als er den Prozess der Vermessung von Skoliose-Patienten beschreibt, bei dem diese vor der Einführung von 3D-Druckern nackt von der Decke hängen mussten, während die Messungen vorgenommen wurden.

Mit dem neuen additiven Fertigungsverfahren von 3Dit Medical benötigen Patienten nur ein einfaches Röntgenbild und einen 3D-Scan, um Maße zu erfassen.

Die bahnbrechende Anwendung gewann den dritten Platz beim MIT Enterprise Forum in Saudi-Arabien. Angeregt durch das Potenzial, sagt 3Dit Medical, dass sie die Technologie weiter entwickeln werden und denken, dass sie in Zukunft zu noch wertvolleren Produkten führen wird.

Wie könnten Sie die Welt mit einem industriellen 3D-Drucker verändern, um Innovation und Produktion zu rationalisieren?

DER PROFESSIONELLE 3D-DRUCKER FÜR DIE INDUSTRIE

Der BigRep PRO ist ein Großformat-3D-Drucker, der auf hohe Produktivität in der industriellen Fertigung ausgelegt ist. Für Ingenieure und Hersteller bildet der 3D-Drucker eine in hohem Maße skalierbare Lösung, mit dem Teile und Produkte für den Endverbraucher oder Fertigungswerkzeuge aus technischen Hochleistungswerkstoffen effizient hergestellt werden können. Mit einem großzügigen Bauvolumen von 1 m3 trägt dieser schnelle und zuverlässige 3D-Industriedrucker zur Beschleunigung Ihrer Produktion bei.

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DER PROFESSIONELLE 3D-DRUCKER FÜR DIE INDUSTRIE

Der BigRep PRO ist ein Großformat-3D-Drucker, der auf hohe Produktivität in der industriellen Fertigung ausgelegt ist. Für Ingenieure und Hersteller bildet der 3D-Drucker eine in hohem Maße skalierbare Lösung, mit dem Teile und Produkte für den Endverbraucher oder Fertigungswerkzeuge aus technischen Hochleistungswerkstoffen effizient hergestellt werden können. Mit einem großzügigen Bauvolumen von 1 m3 trägt dieser schnelle und zuverlässige 3D-Industriedrucker zur Beschleunigung Ihrer Produktion bei.

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Wie WAT die Qualitätssicherung mit 3D-gedruckten Werkzeugen für die Automobilproduktion rationalisiert

Die Einbindung des 3D-Drucks in die Produktentwicklungs- und Prototyping-Prozesse der Automobilindustrie ist heute eine weithin akzeptierte Strategie zur Reduzierung von Kosten und Vorlaufzeiten. Aber auch die späteren Phasen der industriellen Produktion sind reif für Innovationen im Bereich der additiven Fertigung. Ein Bereich mit schnellem Wachstum sind 3D-gedruckte Produktionswerkzeuge für den Einsatz in der Serienproduktion.

3D-gedruckte Produktionswerkzeuge reduzieren die Arbeitsvorgänge

Walter Automobiltechnik (WAT), ein in Berlin ansässiger Automobilhersteller, der sich auf die Produktion von Fahrzeugrahmen spezialisiert hat, vereinfacht die Arbeitsabläufe in seiner Produktion mit maßgeschneiderten 3D-gedruckten Werkzeugen drastisch. Die Produktionswerkzeuge, die von WAT mit dem industriellen 3D-Drucker BigRep ONE gefertigt wurden, sind in die Arbeitsabläufe der Qualitätssicherung implementiert und reduzieren den Zeitaufwand an den Kontrolllinien mit einfachen Prüfvorrichtungen, die halbautomatische Qualitätssicherungsprüfungen ermöglichen. Die Kontrollsysteme haben die Arbeitsschritte halbiert, wodurch Mitarbeiter Zeit gewinnen und die Zeit für die Auftragsabwicklung reduziert wird.

Automotive 3D Printing - Improving Factory Workflows with Custom-Fit Jigs and Fixtures

"Die Kundenerwartung an die Qualität ist das eine, die Kundenerwartung an die Projektlaufzeit zur Lieferung von Bauteilen wird immer kürzer", sagt Martin Münch, Leiter der Konstruktion bei WAT. "Gerade hier hilft uns der 3D-Druck und der BigRep ONE sehr, die Zykluskosten des Projekts zu reduzieren."

Kostensenkung durch maßgeschneiderte Vorrichtungen mit 3D-Druckern

Durch den 3D-Druck von Montagevorrichtungen für ihre neuen Qualitätssicherungssysteme vermeidet WAT die erheblichen Kosten, die traditionell mit anwendungsspezifischen Industriewerkzeugen verbunden sind. Anstatt eine Werkstatt damit zu beauftragen, die Vorrichtungen manuell aus Aluminium oder anderen Metallen zu fertigen, nutzt WAT den BigRep ONE im eigenen Haus, um seine Arbeitsabläufe zu optimieren.

"Weil ich einen Kubikmeter drucken kann, kann ich wirklich große Komponenten herstellen - was man bei diesen Vorrichtungen sehen kann", sagt André Lenz, Techinker bei WAT und verantwortlich für das die Konstrucktion und den 3D-Druck von Werkzeugen für die Fertigung von WAT in Berlin. "Hätten wir sie zum Beispiel aus Stahl oder Aluminium hergestellt, wäre das unglaublich teuer und vor allem schwer gewesen und aus mehreren Teilen zusammengesetzt."

 

Automotive-Quality-Assurance-Production-Tools-WAT
Automotive-Manufacturing-tools-WAT

Wie bei vielen Unternehmen, die ihre industriellen Ausrüstung um einen großformatigen 3D-Drucker ergängen, ist der Prozess für WAT nicht mit dieser ersten Anwendung zu Ende. Lenz hat hilfreiche Hilfsmittel rund um die Anlage entworfen und gedruckt, von Ablagen bis hin zu Halterungen, um Werkzeuge in Reichweite zu halten.

 

Für WAT war die Entscheidung, in einen BigRep ONE für den 3D-Druck in der Automobilindustrie zu investieren, ein entscheidender Schritt. Sie haben die Kosten gesenkt und den Aufwand für wichtige Fertigungsprozesse reduziert, um ihr Produkt zu den Kosten und in der Zeit zu liefern, die ihre Kunden erwarten. Aber die Qualitätssicherung ist nur der Anfang, da WAT weitere Anwendungen für die additive Fertigung entwickelt, um effizientere Fertigungsprozesse in der Automobilindustrie zu schaffen.

IN DEUTSCHLAND ENTWICKELT – ZUVERLÄSSIGKEIT ZUM ATTRAKTIVEN PREIS

Der BigRep ONE ist ein in Deutschland entwickelter Großformatig-3D-Drucker für den Einsatz rund um die Uhr. Bisher wurden über 500 dieser kostengünstigen Systeme installiert, die sich bei Fertigungsunternehmen weltweit als zuverlässig erwiesen haben. Der ONE zeichnet sich durch ein großes Bauvolumen von 1 m³ und eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit aus, sodass Sie Ihre Entwürfe zuverlässig in Originalgröße herstellen können.

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AUTOTEILE AUS DEM 3D-DRUCKER FÜR SOLAR-AUTOS

3D Printed Solar Powered Car Prototype

3D-gedruckte Autoteile helfen Ingenieuren, schnell Prototypen von Solarautos zu bauen. Damit beschleunigen sie die Forschung, um Alternativen für fossile Kraftstoffe zu finden.

Der explosionsartig wachsende Trend zu Elektrofahrzeugen (EVs) macht den Weg frei für neue Methoden der Energieerzeugung. Weg von begrenzten, teuren und umweltschädlichen Ressourcen.

Da Strom immer noch größtenteils aus fossilen Brennstoffen wie Kohle und Erdgas erzeugt wird, bremst die Energieerzeugung die Reduzierung des CO2-Fußabdrucks von Elektrofahrzeugen.

Glücklicherweise verspricht die laufende Forschung an Autos mit integrierten Solarzellen neue Möglichkeiten bei Umweltschutz, Energieunabhängigkeit und dem ungehinderten Zugang zu Strom und Mobilität auf der ganzen Welt.

3D Printed Car Parts - Solar Car
Konzeptdarstellung des Solarautos Archimede von Futuro Solare für den Privatgebrauch

Angespornt durch globale Events wie das internationale Solarautorennen in Australien, die Bridgestone World Solar Challenge, arbeiten Ingenieure an Fahrzeugen mit integrierten Solarpanels.

BigRep und andere Sponsoren stellen den Forschern die Mittel zur Verfügung, um Solarautos zu konstruieren und zu testen, die an diesen Rennen teilnehmen. Die Fahrzeuge und ihr Konstruktionsprozess werden zwar für diese öffentlichen Veranstaltungen konstruiert, dienen jedoch dazu, die Forschung im Bereich der Solarfahrzeuge voranzutreiben. Das Ziel ist dabei immer diese Technologie für normale Verbraucher verfügbar zu machen.

Für einige Teams spielen die Industrie-3D-Drucker von BigRep eine wichtige Rolle bei der Entwicklung. Der fehlende Zugang zu teuren traditionellen Fertigungstechnologien stellt für die kleinen Teams, die an Solarfahrzeugen arbeiten, ein großes Hindernis dar. Glücklicherweise lässt sich die additive Fertigung leicht für die Herstellung von funktionellen Vorrichtungen, Prototypen und anderen 3D-gedruckten Autoteilen einsetzen.

3D-gedruckte Autoteile: Hitzebeständige Batteriehalterungen für Futuro Solare

Bei Futuro Solare, einem italienisch-sizilianischen Team von Ingenieuren und Solarfahrzeug-Enthusiasten, widmen sie sich der Aufgabe, fossile Brennstoffe aus dem Alltag zu verbannen. Wie viele andere Institutionen arbeiten sie auf dieses Ziel hin, indem sie solarbetriebene Fahrzeuge entwickeln.

3D Printed Car Parts: Battery Frame
Der Solarrennwagen Archimede 1 von Futuro Solare

Als die Gruppe mehrere Halterungen für den Batterieblock ihres Solarautos benötigte, steckte sie bei der Beschaffung in einem komplizierten Dilemma. Da ihr Rennwagen vollständig maßgeschneidert ist, gibt es auf dem Markt keine fertigen Bauteile zu kaufen. Schlimmer noch, da sich das Prototypen-Fahrzeug ständig verändert, besteht eine gute Chance, dass das Team bald eine weitere Überarbeitung der Vorrichtung benötigt: teure, speziell gefräste Vorrichtungen müssten komplett ersetzt werden. Das Team brauchte eine maßgeschneiderte Lösung, die erschwinglich und leicht ist. Was am wichtigsten ist, die Halterung muss der Hitze widerstehen können, die der Batterieblock oder andere Komponenten abgeben.

Futuro Solare wandte sich an NOWLAB, das Innovationslabor von BigRep, um geeignete Vorrichtungen aus einem hitzebeständigen Material, das ihren Anforderungen entspricht, in 3D zu drucken. BigReps HI-TEMP-Filament - ein erschwingliches Bio-Polymer, das in der Lage ist, Temperaturen bis zu 115 ˚C standzuhalten - war die perfekte Lösung. Die Vorrichtung wurde gedruckt und in Futuro Solares aktuelles Solarauto eingebaut. Sie wurde seitdem iimer wieder schnell und einfach aktualisiert, um sich an das ständig weiterentwickelnde Design anzupassen.

3D Printed Car Parts: Battery Frame
Printing battery block fixtures for Futuro Solare's Archimede.

Windkanal-Tests mit dem Team Sonnenwagen

Das Team Sonnenwagen, ein Solar-Rennteam der RWTH Aachen, bereitete sich auf sein zweites Jahr bei der World Solar Challenge vor. Nachdem die Ingenieure aus ihren Erfahrungen im Jahr 2017 gelernt hatten, wussten sie, wie wichtig es war, die Aerodynamik ihres Solar-Rennwagens vor dem Start des Rennens sorgfältig zu überprüfen. Leider war der Windkanal der Hochschule zu klein, um das Fahrzeug in Originalgröße zu testen. Das Team Sonnenwagen wandte sich an BigRep, um eine Lösung mittels additiver Fertigung zu finden.

Für das Team Sonnenwagen war es wichtig zu verstehen, wie sich das Fahrzeug angesichts der unterschiedlichen Kräfte, die bei einem Rennen auftreten, verhalten wird. Schließlich würde einer aus dem Team auf den Fahrersitz sitzen, um mit 140 km/h durch das australische Outback zu rasen. BigRep unterstützte das Team Sonnenwagen mit Hilfe unseres 3D-Druckservice - 3D PARTLAB.

Mit dem gewaltigen Bauvolumen unserer industriellen 3D-Drucker von einem Kubikmeter konnten wir ein perfektes Modell des Fahrzeugs im Maßstab 1:2,5 erstellen. In einem entsprechend verkleinerten Maßstab konnte das Team seine Konstruktion in den Windkanal der RWTH Aachen bringen und den Tests zur Vorbereitung auf das Rennen unterziehen. Mithilfe des Modells konnten sie den Abtrieb des Fahrzeugs validieren, den Luftwiderstand überprüfen und eine Vielzahl anderer aerodynamischer und Krafttests durchführen, die dem Team halfen, konkurrenzfähig und sicher zu bleiben.

3D Printed Car Prototype for Wind Tunnel Tests
Team Sonnenwagen uses smoke on their scaled solar racecar to asses the aerodynamics.

3D-gedruckte Autoteile lassen Solar-Autos wahr werden

Additive Fertigung spielt eine immer größere Rolle bei der Entwicklung von Spitzentechnologie. Solarbetriebene Fahrzeuge sind nur ein Beispiel für eine Technologie, die von kurzen Rapid-Prototyping-Zyklen, erschwinglichen maßstabsgetreuen Modellen und On-Demand-Lösungen in Industriequalität für Ersatzteile und Vorrichtungen profitiert.

Aufgrund der Möglichkeiten, die die großformatige additive Fertigung bietet, wie die industriellen 3D-Drucker von BigRep, verfügen innovative Forscher wie Futuro Solare und das Team Sonnenwagen über Ressourcen, die in dieser Größenordnung nie zuvor zugänglich waren. Mit ihnen war eine beschleunigte Forschung im Bereich der integrierten erneuerbaren Energien möglich. Damit kommen wir immer näher an zuverlässige solarbetriebene Fahrzeuge, die neue Maßstäbe in Sachen Umweltschutz und Energieunabhängigkeit auf der ganzen Welt setzen.

Erfahren Sie mehr über Additive Manufacturing

LEITFADEN ZUR INTEGRATION DER GROßFORMATIGEN ADDITIVEN FERTIGUNG

Das 3D-Drucken eines großen Bauteils in einem Stück bedeutet, dass weniger Zeit für die Durchführung mehrerer Druckaufträge oder den Zusammenbau kleinerer Teile aufgewendet werden muss und mehr Zeit dafür verwendet werden kann, diese Bauteile einzusetzen.

3D-GROßFORMATDRUCKER FÜR BILDUNG UND FORSCHUNG

Erfahren Sie, wie die Kingston University, die Helmut-Schmidt-Universität und andere Universitäten BigRep 3D-Drucker für ihren Unterricht und ihre Forschung einsetzen.

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of the new easier-than-ever PRO.

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